RALEIGH, N.C. — Il fisico delle particelle Hitoshi Murayama ha riconosciuto che un tempo si preoccupava di essere conosciuto come “l’uomo più odiato” nel suo campo di studio. Ma la buona notizia è che ora può scherzarci sopra.
L’anno scorso, il professore di Berkeley ha presieduto il Particle Physics Project Prioritization Panel, noto come P5, che ha redatto una lista di esperimenti scientifici nel campo della fisica multimilionari che dovrebbero essere portati avanti. La lista si è concentrata su fenomeni che spaziano da scontri subatomici all’inflazione cosmica. Allo stesso tempo, il panel doveva decidere quali progetti avrebbero dovuto essere abbandonati per motivi di budget, il che avrebbe potuto trasformare Murayama nel Dr. No della fisica.
Sebbene Murayama abbia alcuni rimpianti riguardo ai progetti rinviati, è soddisfatto del risultato del processo. Ora spera semplicemente che il governo federale dia seguito alle priorità più elevate del P5.
Il fisico delle particelle di Berkeley Hitoshi Murayama parla alla conferenza ScienceWriters 2024 a Raleigh, N.C. (Foto di Alan Boyle)
“Ci sono cinque progetti realmente entusiasmanti che pensiamo di poter realizzare all’interno del budget previsto,” ha dichiarato Murayama questa settimana durante una presentazione alla conferenza ScienceWriters 2024 a Raleigh. Non tutti i progetti raccomandati per il finanziamento negli Stati Uniti sono nuovi e non tutti sono basati negli Stati Uniti. Ecco un riepilogo rapido:
Cercando la materia oscura: Si stima che circa l’85% di tutta la materia nell’universo esista in una forma invisibile, rilevabile finora solo attraverso il suo effetto gravitazionale. Da anni, un esperimento condotto in una ex miniera d’oro nel South Dakota sta cercando tracce delle interazioni della materia oscura con un enorme serbatoio di xenon liquido. La ricerca non ha ancora trovato nulla, ma il rapporto P5 chiede di aumentare la dimensione del serbatoio da sette a 70 tonnellate.
Approfondendo lo studio del bosone di Higgs: La scoperta del bosone di Higgs nel 2012 ha fornito l’ultimo pezzo mancante nel Modello Standard della fisica delle particelle, una delle teorie più riuscite della scienza. Tuttavia, i fisici non hanno una buona comprensione di come funzioni il bosone di Higgs. “Ci piacerebbe produrre in massa questo bosone di Higgs e studiare le sue proprietà in dettaglio, per capire come si è bloccato e congelato nello spazio, affinché possiamo restare in un posto,” ha dichiarato Murayama. Ciò richiederebbe la costruzione di un collisore di particelle più grande, capace di far collidere elettroni e positroni—ma il panel P5 ha stabilito che una macchina di questo tipo non potrebbe essere costruita negli Stati Uniti. Invece, il panel raccomanda di sostenere una “fabbrica di Higgs offshore” come la struttura FCC-ee che il CERN sta considerando, o il Collisore Lineare Internazionale proposto per la costruzione in Giappone.
Studiare la natura dei neutrini: Si ritiene che il Big Bang abbia creato quantità uguali di materia e antimateria, che si annichilirebbero teoricamente a vicenda. Fortunatamente per noi, la materia ha prevalso anziché essere completamente annientata. Come è successo? “L’unico candidato particella elementare che conosciamo che potrebbe averlo fatto sono i neutrini,” ha spiegato Murayama. “Come facciamo a sapere se è davvero così? Una cosa che tentiamo di fare è osservare il comportamento dei neutrini creandoli in Illinois e sparandoli verso una località nel South Dakota, perché i neutrini possono passare attraverso la terra senza problemi.” Il Deep Underground Neutrino Experiment è attualmente in fase di costruzione, e lo scavo della Long-Baseline Neutrino Facility è stato recentemente completato nel South Dakota. Il rapporto P5 propone di aggiornare le capacità del DUNE.
Cercando segni di inflazione cosmica: Una teoria ampiamente accettata afferma che nell’istante dopo il Big Bang, l’universo è inflazionato a un ritmo prodigioso per “blocco” delle lievi perturbazioni che gli scienziati vedono nella radiazione cosmica di fondo. Nel 2014, astronomi hanno affermato che un esperimento al Polo Sud aveva catturato prove di quella primordiale inflazione cosmica, ma mesi dopo dovettero ritrattare quelle affermazioni. Gli studi in Antartide stanno continuando e il panel P5 ha sostenuto un esperimento noto come CMB-S4 che amplificherebbe la ricerca di evidenze. “Per questo, abbiamo bisogno di due siti, uno in Cile e uno al Polo Sud,” ha commentato Murayama.
Oltre ai cinque progetti principali, il panel ha approvato uno sforzo a lungo termine per sviluppare un acceleratore di particelle avanzato che potrebbe creare collisioni tra particelle subatomiche note come muoni. Una tale macchina aumenterebbe le possibilità di scoprire nuove frontiere nella fisica negli anni ’30, ha dichiarato Murayama.
“Chiamiamo questo un ‘muon shot’, come un moonshot,” ha detto. “Non sappiamo bene se possiamo davvero arrivarci, ma mentre ti lavori verso questo obiettivo, finirai per produrre molte cose interessanti lungo il cammino, più scienza e più tecnologie.”
Le priorità del P5 prevaleranno? Il successo non è garantito: ad esempio, la National Science Foundation ha messo in pausa l’esperimento CMB-S4 a maggio per concentrarsi invece su aggiornamenti delle infrastrutture obsolete presso le strutture antartiche della NSF.
Guardando avanti, non è ancora chiaro come si comporterà la fisica delle particelle quando Donald Trump tornerà alla Casa Bianca. A titolo indicativo, i costi per quattro dei progetti ammontano a circa 2,5 miliardi di dollari nel corso di diversi anni. La fabbrica di Higgs offshore costerà certamente miliardi in più.
Murayama ha richiamato l’attenzione su un problema che potrebbe influenzare IceCube, CMB-S4 e altre ricerche in Antartide nel breve termine. “C’è una flotta di aerei cargo di proprietà dell’Air Force degli Stati Uniti che ci ha serviti bene per molte decadi,” ha detto. “Ma sono stati costruiti negli anni ’70, e stanno per andare in pensione, e attualmente non ci sono piani per sostituirli. Pertanto, perderemo l’accesso.”
Il leader di maggioranza del Senato Chuck Schumer, D-N.Y., è riuscito a includere un finanziamento di 229 milioni di dollari per nuovi aerei nel progetto di bilancio della difesa del Senato per l’anno fiscale corrente, ma la Camera deve ancora agire. Questo crea un po’ di suspense congressuale per le settimane e i mesi a venire.
“Non ho un buon senso delle priorità,” ha ammesso Murayama. “Ma questo dovrebbe far parte del bilancio per la difesa, che è di gran lunga più grande rispetto al bilancio per la scienza—quindi in quel caso, sono spiccioli. Si spera che possa semplicemente entrare e ottenere il finanziamento.”
Per una prospettiva critica sulla lista dei desideri del P5, guarda il video di YouTube.